怎样测试数控加工机床的动态性能？

机床动态性能测试是对机床整机动态参数和动态行为的辨识。根据测量机床在一定激振力激励下所表现的振幅与相位随频率变化的特性，评价机床的动态性能、识别动态参数、验证和修正有限元分析等理论模型，找出机床结构的薄弱环节，从而改进机床的设计，提高机床的动态效率和动态精度。其主要内容有：

1）固有频率的测定。机床是由若干零部件组成的多体多自由度系统，每个子系统都可能对应有一个或若干个固有频率。例如，固有频率较低的基础结构件和固有频率较高的主轴 刀具系统。在机床整机动态性能测试中，通常仅关注对机床动刚度有较大影响的低阶固有频率，特别是前几阶固有频率。测定机床的低阶固有频率对预防共振的出现、改善机床的动态性能有重要的意义。

2）模态振型的测试。机床结构对应每个固有频率都有一个相应的模态振型，它反映了机床在某一共振频率（固有频率）下的整机振动形态，可直观地发现在该频率下振动较大的部件及其振动特征，即结构的薄弱环节，为机床改进设计提供方向。

3）阻尼比的识别。阻尼比是表征机床抗振性的指标之一。通过对幅相特性曲线的分析，可以识别各阶固有频率下的阻尼比。增大机床的阻尼可以提高机床的动态刚度，扩大切削稳定性叶瓣图的稳定区，防止自激振动。采用被动阻尼器和主动阻尼器可以改善机床的动态性能。

4）动刚度的测定。动刚度是机床在激励力作用下所表现的刚性。通常在频率响应曲线中以其倒数，即柔度的幅值加以描述。在各阶固有频率附近，柔度的幅值较大，即刚度较低。动刚度是衡量机床抗振性好坏的主要指标。

5）动态效率的测定。机床的动态效率是指在加工过程中不出现振动的最大金属切除率。动态效率是机床动态性能的综合反映，不仅涉及机床的机械结构和加工过程，还包括数控系统的性能，诸如加减速控制等。

6）动态精度的测定。机床的动态精度是体现动态性能优劣对加工精度影响的程度。动态精度也是机床动态性能的综合反映，控制系统对动态精度同样有很大的影响。目前还没有直接量化的测试方法和评价指标，仅能借助间接地测量机床加工的标准试件的尺寸精度和表面粗糙度加以评定。

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